(57)【要約】【課題】消費電力を少なくして、土壌処理にかかるコストの低減が図れる重金属汚染土壌の浄化方法を提供する。【解決手段】酸溶液を含む重金属汚染土壌に通電して、土壌中の重金属汚染物質を取り除く重金属汚染土壌の浄化方法において、浄化処理の前期は通電しないで酸溶液だけを流して土壌処理し、浄化処理の後期は通電しながら酸溶液を流して土壌処理することを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸溶液を含む重金属汚染土壌に通電して、土壌中の重金属汚染物質を取り除く重金属汚染土壌の浄化方法において、浄化処理の前期は通電しないで酸溶液だけを流して土壌処理し、浄化処理の後期は通電しながら酸溶液を流して土壌処理することを特徴とする重金属汚染土壌の浄化方法。
【請求項２】
請求項１記載の重金属汚染土壌の浄化方法において、前記浄化処理前期の酸溶液だけの土壌処理に引き続いて浄化処理後期の通電と酸溶液による土壌処理を同一処理槽内で行なうことを特徴とする重金属汚染土壌の浄化方法。
【請求項３】
請求項１記載の重金属汚染土壌の浄化方法において、前記浄化処理後期の通電に交流を用いたことを特徴とする重金属汚染土壌の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通電して土壌を浄化する重金属土壌浄化方法に係り、特に重金属等により汚染された再開発土地において、土壌の入れ替え等大掛かりな作業をすることなく、容易に土地の再利用が可能となる重金属汚染土壌の浄化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
重金属類等によって汚染された土壌に通電してその汚染物質を除去する方法には、地盤に電極を設置して電気をかけ、電気泳動及び電気浸透流の作用により地盤の間隙水とともに重金属イオンを陰極側に移動させる方法がある。この方法において、土壌から重金属イオンを脱離すると共に陰極側のｐＨ上昇を防ぐ目的で、陽極側から酸溶液を供給して、土壌からの重金属イオンの脱着促進と陰極近傍でのアルカリ土壌による重金属イオンの不溶化を防止し、陰極から揚水として重金属を除去する方法がある（下記特許文献１参照）。
【０００３】
この方法を図５に示し、同図（ａ）は陽極側、（ｂ）は陰極側を表している。電極構造は両極とも、導電性の物質からなる電極本体６１、その周囲には水溶液６２、更にその周囲には土壌粒子が混入しないようにフィルタ６３等が設置された構造になっている。
【０００４】
この他、陽極の水溶液６２−１の部分には、土壌のｐＨを調節する（酸性化する）ために、酸供給配管６４が設置され、酸供給ポンプ７０から酸溶液が供給される。一方、陰極の水溶液６２−２の部分には、揚水ポンプ７２に接続された揚水配管６６が設置されている。このため、酸により土壌６９から脱離した重金属イオンは、酸溶液の流れと電気の作用により、陽極から陰極側に移動して、揚水として回収される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−８５７１８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前述の方法では溶液として酸を用いるために、電気をかけると多大の電流が流れ電力消費量が多くなり、処理コスト（ランニングコスト）が高くつくという欠点がある。
【０００７】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、消費電力を少なくして、土壌処理にかかるコストの低減が図れる重金属汚染土壌の浄化方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、酸溶液を含む重金属汚染土壌に通電して、土壌中の重金属汚染物質を取り除く重金属汚染土壌の浄化方法において、浄化処理の前期は通電しないで酸溶液だけを流して土壌処理し、例えば処理初期における揚水中の重金属濃度が初期の約１／１０になった浄化処理の後期は通電しながら酸溶液を流して土壌処理することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記浄化処理前期の酸溶液だけの土壌処理に引き続いて浄化処理後期の通電と酸溶液による土壌処理を同一処理槽内で行なうことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の第３の手段は前記第１の手段において、前記浄化処理後期の通電に交流を用いたことを特徴とするものである。
【００１１】
陽極側から酸溶液を流すと、土壌は酸性化して土壌から重金属イオンが脱離し、酸溶液のバルク流の流れとともに、プラスの電荷をもつ重金属イオン（例えばＣｄ２＋など）は、給水側（陽極側）から揚水側（陰極側）に移動する。しかし、この時移動するのは、土壌表面にある重金属イオンだけであり、土壌内部及び土壌の細孔内にある重金属イオンは移動しない。そこで、この土壌内部及び土壌の細孔内にある重金属イオンをバルク流内に取り出す方法として電気を用いる。
【００１２】
このようにまず酸溶液のバルク流の流れにより、土壌表面の重金属を取り除き、その後に通電して土壌内部及び土壌の細孔内にある重金属を取り除く方法を採用すると、通電時間が大幅に削減でき、かけた電気を有効に土壌の処理に用いることができる。すなわち、汚染土壌中の重金属イオンに電気を効率良く作用させ、重金属イオンを給水側から揚水側に迅速に移動することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図１に本発明の実施形態．係る土壌浄化装置の概略構成を示す。
【００１４】
図中の１は陽極、２は陰極、３はフィルタ、４は給水槽、５は揚水槽、６は酸供給ポンプ、７は酸供給配管、８は揚水配管、９は処理土壌、１０は揚水ポンプ、１１は交流電源、１２は電気配線である。
【００１５】
この土壌浄化装置は、両端に給水槽４と揚水槽５を設置し、その間に浄化すべき水分を含む土壌９が投入できる処理槽となっている。給水槽４と土壌９の間ならびに揚水槽５と土壌９の間には、フィルタ３が設けられている。
【００１６】
陽極１を挿入している給水槽４には、酸供給ポンプ６及び酸供給配管７を通して例えば塩酸などの酸溶液が供給される。一方、陰極２を挿入している揚水槽５内の液は、揚水配管８及び揚水ポンプ１０を通して揚水される。
【００１７】
図２は、浄化処理方法を説明するためのフローチャートである。最初は通電しないで、給水槽４に酸溶液を給水し（Ｓ１）、それと同時に揚水槽５から揚水することにより（Ｓ２）、土壌９中に酸溶液を流して、土壌９を酸性化して、土壌粒子の表面にある重金属イオンを揚水とともに土壌９中から吸い上げて除去する。揚水中の例えばカドミウムなどの重金属濃度を経時的に計測し（Ｓ３）、重金属濃度の変化を確認する（Ｓ４）。
【００１８】
揚水中の重金属濃度が初期の約１／１０になったら（Ｓ４でＹＥＳ）、（揚水中重金属濃度）×（揚水量）から算出した重金属回収量から処理土壌中の重金属含有量が規制値以下にまだなっていないことを確認して（Ｓ５でＮＯ）、その後同一処理槽内において通電を開始する（Ｓ６）。Ｓ５で処理土壌中の重金属含有量が規制値以下になっておれば（Ｓ５でＹＥＳ）、それ以上浄化処理する必要がないので処理を終了する。
【００１９】
Ｓ６で通電しながら、酸供給ならびに揚水を継続し（Ｓ７）、Ｓ８で揚水中の重金属濃度を計測し、Ｓ９で（揚水中重金属濃度）×（揚水量）から算出した重金属回収量から処理土壌中の重金属含有量が規定値以下になったかどうか判断し、重金属含有量が規定値以下になるまでＳ６からＳ９までの操作を繰り返し、重金属含有量が規定値以下になると、通電、酸供給ならびに揚水を停止して処理を終了する。
【００２０】
図３に、本発明に係る重金属除去の実験データを示す。この実験では、重金属としてカドミウム（Ｃｄ）を用いて、酸流し試験（○印の曲線）と酸流し＋通電試験（●印の曲線）との結果を比較して示す。
【００２１】
この図から明らかなように、処理前期においては、Ｃｄ除去率は両者で殆ど同じである。しかし、処理後期においては、通電しないとＣｄ累積除去率約５０〜６０％で飽和し、それ以降殆ど除去されないことが分かる。一方、●印の曲線に示す酸流し＋通電試験では、処理後期においても除去が進行し、Ｃｄ累積除去率８０％以上になることが分かる。このため、処理前期においては、通電する必要はなく、酸流しで飽和した頃、すなわちＣｄ累積除去率が約５０〜６０％になった時点（この時点が、前記揚水中の重金属濃度が初期の約１／１０になった時点に相当する）、あるいはそれより若干早い時点で通電することが効果的であることが分かった。
【００２２】
図４は本発明の実施形態において直流通電と交流通電の場合のＣｄ除去特性を示す図で、図面の上段は直流通電によるＣｄ除去特性、下段は交流通電によるＣｄ除去特性を示す図で、上，下段とも左側が揚水中のＣｄ濃度、右側がＣｄ累積除去率を示している。
【００２３】
本発明の実施形態で直流通電の第１実施形態では、浄化処理を開始して１６日目までは酸溶液だけを流し、１７日目からは３３日目までは通電と酸溶液の流しを併用して浄化処理を終了した。直流通電の第２実施形態では、浄化処理を開始して２１日目までは酸溶液だけを流し、２２日目からは３７日目までは通電と酸溶液の流しを併用して浄化処理を終了した。
【００２４】
また交流通電の第３実施形態では、浄化処理を開始して１５日目までは酸溶液だけを流し、１６日目からは３３日目までは通電と酸溶液の流しを併用して浄化処理を終了した。交流通電の第４実施形態では、浄化処理を開始して３４日目までは酸溶液だけを流し、２５日目からは５３日目までは通電と酸溶液の流しを併用して浄化処理を終了した。
【００２５】
これらの図から明らかなように、通電の仕方としては、直流及び交流で処理後期の重金属除去率の変化は殆ど同一であり、直流変換器を用いる必要がないため、交流の方が経済的であるし、電極を図１にように電極槽に設置する必要はなく、土壌中の適当な場所に設置することができる。そのため土壌中の上下方向に電極を設置して、酸溶液の流れを上下方向にすることも可能である。
【００２６】
前記実施形態では通常の直流通電ならびに交流通電の場合について説明したが、この直流通電あるいは交流通電の波形にパルス波形を重畳した形で通電することも可能である。
【００２７】
また、第１ステップとして酸溶液だけを流し、第２ステップとして通電と酸溶液の流しを併用し、第３ステップとしてまた酸溶液だけを流し、第４ステップとしてまた通電と酸溶液の流しを併用して、処理後期になるに従って通電と酸溶液の流しの併用時間を増加することも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は前述のような構成になっており、従来技術に比べて、処理土壌への電気消費量を大幅に低減でき、低コストが図れる。また、交流を用いると直流変換器等を用いる必要がないため、更にコストの低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る土壌浄化装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る土壌浄化の操作方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明に重金属除去の実験データを示す特性図である。
【図４】本発明において直流通電と交流通電の場合のＣｄ除去特性を示す図である。
【図５】従来の土壌浄化装置における陽極側（ａ）と陰極側（ｂ）を示す断面図である。
【符号の説明】
１：陽極、２：陰極、３：フィルタ、４：給水槽、５：揚水槽、６：酸供給ポンプ、７：酸供給配管、８：揚水配管、９：処理土壌、１０：揚水ポンプ、１１：交流電源、１２：電気配線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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